《2020版物理新增分大一轮新高考第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第3讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版物理新增分大一轮新高考第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第3讲（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,第3讲 光的折射 全反射,大一轮复习讲义,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,课时作业,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、光的折射定律 折射率,1.折射定律 (1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在 内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成 比.,同一平面,正,图1,(2)表达式： (3)在光的折射现象中，光路是 的.,可逆,2.折射率 (1)折射率是一个反映介质的 的物理量. (2)定义式： (3)计算公式：
2、 因为vc，所以任何介质的折射率都 . (4)当光从真空(或空气)斜射入某种介质时，入射角 折射角；当光由介质斜射入真空(或空气)时，入射角 折射角.,光学性质,大于1,大于,小于,3.折射率的理解 (1)折射率由 性质决定，与入射角的大小无关. (2)折射率与介质的 没有关系，光密介质不是指密度大的介质. (3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越 ，传播速度越 .,介质本身,密度,大,小,自测1 如图2所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中.当入射角是45时，折射角为30，则以下说法正确的是 A.反射光线与折射光线的夹角为120 B
3、.该液体对红光的折射率为 C.该液体对红光的全反射临界角为45 D.当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30,图2,二、全反射 光导纤维,1.定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部 ，只剩下反射光线的现象. 2.条件：(1)光从光密介质射入光疏介质.(2)入射角 临界角. 3.临界角：折射角等于90时的入射角.若光从光密介质(折射率为n)射向真空或 空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C_.介质的折射率越大，发生全 反射的临界角越 .,消失,大于或等于,小,4.光导纤维 光导纤维的原理是利用光的 ，如图3所示.,图3,全反射,自测2 (多选
4、)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是 A.a是光密介质，b是光疏介质 B.光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度 C.光的入射角必须大于或等于临界角 D.必须是单色光,研透命题点,命题点一 折射定律和折射率的理解及应用,1.对折射率的理解 (1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小 (2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小. (3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同. 2.光路的可逆性 在光的折射现象中，光路是可逆的.
5、如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射.,例1 (2018全国卷34(2)如图4，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上.D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE2 cm，EF1 cm.求三棱镜的折射率.(不考虑光线在三棱镜中的反射),图4,解析 过D点作AB边的法线NN，连接OD， 则ODN为O点发出的光线在D点的入射角； 设该光线在D点的折射角为
6、，如图所示. 根据折射定律有nsin sin 式中n为三棱镜的折射率. 由几何关系可知60 EOF30 在OEF中有EFOEsin EOF 由式和题给条件得OE2 cm 根据题给条件可知，OED为等腰三角形，有30 ,变式1 (2015安徽理综18)如图5所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气.当出射角i和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为.已知棱镜顶角为，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为,图5,解析 如图所示，设AB面上的折射角为，AC面上的入射角为， 由于ii，由光的折射定律及光路可逆知， 又设两法线的夹角为， 则由几何关系得
7、：180，,又由几何关系得：ii，,变式2 (多选)如图6所示，一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B.当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距 则下列说法正确的是,图6,解析 因为底面直径与桶高相等， 所以AONBON45，,变式3 如图7所示，半径为R的半圆柱形玻璃，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，B为半圆柱形玻璃的顶点.一条平行OB的光线垂直于玻璃界面入射，从A点射出玻璃，出射光线交OB的延长线于C点，AOAC，ACO，已知真空中光速为c.求： (1)玻璃的折射率；,图7,答案 见解析,解析 由光路图可
8、知 入射角i，折射角r2,解得n2cos .,(2)光在玻璃中的传播时间.,答案 见解析,解析 光在玻璃中通过的路程sRcos ,命题点二 全反射现象的理解和分析,1.分析综合问题的基本思路 (1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质. (2)判断入射角是否大于等于临界角，明确是否发生全反射现象. (3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识进行推断和求解相关问题. (4)折射率n是讨论折射和全反射问题的重要物理量，是联系各物理量的桥梁，应熟练掌握跟折射率有关的所有关系式.,2.求光的传播时间的一般思路,例2 (2015山
9、东卷38(2)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO的截面如图8所示.位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出.当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射.求A、B两点间的距离.,图8,解析 当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，,设A点与左端面的距离为dA，,若折射光线恰好发生全反射， 则在B点的入射角恰好为临界角C， 设B点与左端面的距离为dB，,设A、B两点间的距离为d，可得ddBdA ,变式4 如图9所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A为直角，此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB
10、边，进入棱镜后射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为,图9,解析 三棱镜的截面为等腰直角ABC，光线沿平行于BC边的方向射到AB边， 此时的入射角等于45，射到AC边上，并刚好能发生全反射.,变式5 如图10所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出. (1)求该玻璃棒的折射率；,图10,解析 设发生全反射的临界角为C，,(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时_(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射.,能,解析 由于入射角不变，在弧面EF上仍发生
11、全反射.,命题点三 光路控制和色散,1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制,特别提醒 不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同.,2.光的色散及成因 (1)含有多种颜色的光被分解为单色光的现象称为光的色散. (2)含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同，所以产生光的色散.,3.各种色光的比较,例3 (多选)如图11所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一细光束从空气中以某一角度(090)入射到第一块玻璃板的上表面.下列说法正确的是 A.在第一块玻璃板下表面
12、一定有出射光 B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D.第一块玻璃板下表面的出射光线一定在入射光延长线的右侧,图11,解析 光束从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二块玻璃板下表面也一定有出射光，故A正确，B错误. 因为光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理知，下表面出射光的折射角和上表面的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，故C正确. 光线在玻璃板中发生偏折
13、，由于折射角小于入射角，可知第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，故D错误.,变式6 (多选)一束白光从顶角为的三棱镜的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图12所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则 A.红光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失，红光最后消失 C.折射后的出射光线向底边BC偏折 D.折射后的出射光线向顶角A偏折,图12,解析 白光从AB面射入玻璃后，由于紫光偏折程度大，到达另一侧面AC时的入射角较大，玻璃对紫光的折射率大，因 则其临界角最小，故随着入射角i的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生
14、全反射不再从AC面射出，红光最后消失，通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向三棱镜底边BC偏折，故B、C正确.,变式7 (多选)如图13所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线.则 A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B.在真空中，a光的波长小于b光的波长 C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a先消失,图13,解析 由题图可知，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可以判断出玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；,若改变光束的入射方向使角逐渐变大，因为
15、a光的折射率大，a光发生全反射的临界角小，则折射光线a先消失，故D正确.,课时作业,1.(多选)(2018福建省泉州市考前适应性模拟)a、b 两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O 射向空气，其光路图如图1所示.下列说法正确的是 A.由玻璃射向空气发生全反射时玻璃对a光的临界角较大 B.玻璃对a光的折射率较大 C.a光在玻璃中传播的波长较短 D.b光在该玻璃中传播的速度较小,双基巩固练,1,2,3,图1,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 由光路图可知，a、b光入射角相同，在分界面上a光发生反射及折射，而b光发生全反射，可知b光的临界角小于a光的临界角，根据sin C ，知a光的折射率小于b光的折射率，故A正确，B错误； 折射率越大，频率越大，波长越短，故b光的波长短，C错误； b光折射率大，根据v 知，b光在玻璃中的传播速度小，故D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,2.(多选)(2018
